光譜分辨率和空間分辨率有著本質(zhì)的區(qū)別。光譜分辨率是指識(shí)別出光信號(hào)的細(xì)節(jié)的能力,而空間分辨率是指能夠精確測(cè)量出物體的尺寸的能力。光譜分辨率和空間分辨率的高低是不同的概念。
光譜分辨率含義
CIE將人類視覺響應(yīng)定義為在380nm到780nm光的范圍內(nèi),并提供權(quán)重表,以便用戶可以通過將某個(gè)波長(zhǎng)的儀器測(cè)量值乘以該波長(zhǎng)的相應(yīng)人類視覺響應(yīng)權(quán)重,然后將所有測(cè)量值的數(shù)據(jù)相加,從光譜曲線中確定顏色波長(zhǎng)。這些表格以1nm、5nm和10nm的間隔提供。對(duì)于非關(guān)鍵測(cè)量,采用了更大的間隔,如20nm至133nm,并使用了簡(jiǎn)化的加權(quán)表。
光譜分辨率可以進(jìn)一步定義為光譜結(jié)果中有多少測(cè)量點(diǎn)。如果使用固定陣列檢測(cè)器,那么測(cè)量光譜中有多少陣列元素(像素)。假設(shè)400nm范圍(380nm-780nm)可能有例如256或128個(gè)像素,導(dǎo)致1.56nm/像素或3.125nm/像素。
空間分辨率含義
空間分辨率,是指遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小,是用來表征影像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視場(chǎng)角來表示。
空間分辨率和光譜分辨率的區(qū)別:
空間分辨率是大多數(shù)人在聽到“分辨率”一詞時(shí)通常會(huì)想到的。分辨率是指單個(gè)像素的一側(cè)的長(zhǎng)度。圖像的分辨率越高,捕獲和處理該圖像的成本就越高。在望遠(yuǎn)鏡和照相機(jī)等設(shè)備中,空間分辨率來自角度分辨率。雷達(dá)設(shè)備、遙感設(shè)備和衛(wèi)星圖像等其他儀器具有與拓?fù)浜偷厍虮砻娓芮邢嚓P(guān)的采樣布局。
相比之下,光譜分辨率通過記錄光譜帶來測(cè)量顏色波長(zhǎng)。光譜分辨率由波長(zhǎng)中每個(gè)波段的寬度決定。圖像中的條紋越多,顏色就越復(fù)雜。例如,黑白照片只包含一個(gè)黑色波長(zhǎng),而彩色RGB圖像包含紅色、綠色和藍(lán)色三個(gè)波段。陸地衛(wèi)星8號(hào)(Landsat8)照片使用11個(gè)總波段來捕捉圖像,由于波長(zhǎng)較寬,它們的波段之間還有一段距離。
光譜分辨率允許您區(qū)分需要精細(xì)波長(zhǎng)范圍比較的寬波長(zhǎng)范圍。最終,空間分辨率有助于科學(xué)家在視覺細(xì)節(jié)上對(duì)圖像進(jìn)行分析,而光譜分辨率可以讓圖像具有逼真的色彩??臻g和光譜分辨率對(duì)于在產(chǎn)品質(zhì)量保證程序、醫(yī)學(xué)樣品測(cè)試和法醫(yī)樣品測(cè)試中徹底分析測(cè)試樣品至關(guān)重要。
通常情況下,光譜分辨率要高于空間分辨率。例如,我們可以得到非常高的光譜分辨率,即可以區(qū)分出很多顏色,但由于我們所看到的圖像都是由很多不同方向上拍攝而成,所以對(duì)于不同方向上的圖像信息傳遞差異并不大。相反,如果我們看一幅豎直方向上的圖像,那么對(duì)于不同位置之間的信息傳遞差異就會(huì)很大。
光譜分辨率和空間分辨率的差異:
光譜分辨率是指能夠區(qū)分兩個(gè)物體所發(fā)出的不同波長(zhǎng)的能力,或者說是指光譜圖中各個(gè)波長(zhǎng)之間的間隔;而空間分辨率是指能夠區(qū)分兩個(gè)物體所在的不同位置的能力。通常來說,光譜分辨率要大于空間分辨率。這是因?yàn)椋搜蹖?duì)于不同顏色的波長(zhǎng)具有不同的感受量(也就是說,人眼對(duì)于不同顏色的波長(zhǎng)具有不同的敏感度),而對(duì)于相同顏色的波長(zhǎng),人眼可以感受到的差異并不大。所以,如果想要使得圖像中出現(xiàn)的每一個(gè)物體都能夠得到很好的區(qū)域定位(即使在圖像中有很多物體存在時(shí)也是如此),就必須要保證圖像中所有物體都具有很好的空間分辨率。
例如,如果使用一個(gè)根據(jù)RGB三原色映射而生成的24位True Color圖像作為例子來進(jìn)行理解(每一個(gè)像素都由三個(gè)8位數(shù)字字符表示):如果想要區(qū)分出圖像上幾乎所有物體所發(fā)出來的光波長(zhǎng)之間的差異(即使是在圖像中有很多物體存在時(shí)也是如此),就必須要使用一個(gè)具有相當(dāng)大的光譜分辨率的傳感器或者儀器來采集圖像數(shù)據(jù)。然而,這樣做會(huì)造成傳感器或者儀器采集數(shù)據(jù)時(shí)所占用帶寬相當(dāng)大、耗電量相當(dāng)大、以及價(jià)格昂貴。
光譜分辨率和空間分辨率的應(yīng)用
光譜分辨率和空間分辨率是檢測(cè)儀器中的兩個(gè)重要參數(shù)。光譜分辨率用于表征儀器的光學(xué)系統(tǒng)分辨能力,而空間分辨率則是指儀器對(duì)目標(biāo)的分辨能力。
通常情況下,光譜分辨率高于空間分辨率。因此,如果要對(duì)小目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,需要使用高分辨率的儀器。例如,在測(cè)定混合物的成分時(shí),可以使用高光譜分辨率的NIR光譜儀來減少誤差。
當(dāng)然,也有一些情況下,高光譜分辨率并不 always necessary。 例如,當(dāng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行大幅度位姿變化時(shí),就會(huì)引入誤差,導(dǎo)致測(cè)得的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。